RU2380572C1 - Pump unit - Google Patents
Pump unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2380572C1 RU2380572C1 RU2008145483/06A RU2008145483A RU2380572C1 RU 2380572 C1 RU2380572 C1 RU 2380572C1 RU 2008145483/06 A RU2008145483/06 A RU 2008145483/06A RU 2008145483 A RU2008145483 A RU 2008145483A RU 2380572 C1 RU2380572 C1 RU 2380572C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plunger
- pump
- spool
- valves
- hydraulic control
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к насосостроению, касается электрогидроприводных насосных агрегатов и может быть использовано в составе оборудования для откачки жидкостей из скважин.The invention relates to pump engineering, relates to electro-hydraulic pumping units and can be used as part of equipment for pumping fluids from wells.
Известен скважинный электрогидроприводной насосный агрегат, содержащий корпус с всасывающими и нагнетательными каналами для перекачивания рабочей жидкости, в которых установлены обратные клапаны, электрогидроприводную насосную станцию, связанную нагнетательным и сливным каналами с блоком управления и предназначенную для перекачивания гидравлической жидкости. Насосный агрегат снабжен двумя плунжерными насосами для забора перекачиваемой жидкости из затрубного пространства и подачи ее в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), каждый из насосов установлен в своей полости, имеющей возможность соединения со всасывающим и нагнетательным каналами для перекачиваемой жидкости, и выполнен в виде неподвижного плунжера и установленной на нем с возможностью перемещения плунжерной гильзы, имеющей на своей внутренней поверхности обниженный поясок, образующий с наружной поверхностью плунжера дросселирующий зазор. Блок управления насосного агрегата выполнен в виде гидрораспределителя и двух пилотных золотников (см. патент РФ №2305797, Кл. F04B 47/08, 2006 г. - наиболее близкий аналог).Known borehole electrohydraulic pump unit containing a housing with suction and discharge channels for pumping a working fluid, in which check valves are installed, an electrohydraulic pump station connected by a discharge and drain channels to the control unit and intended for pumping hydraulic fluid. The pump unit is equipped with two plunger pumps for collecting the pumped liquid from the annulus and supplying it to the tubing string (tubing), each pump is installed in its cavity, which has the ability to connect to the suction and discharge channels for the pumped liquid, and is made in the form a stationary plunger and mounted on it with the ability to move the plunger sleeve having on its inner surface a lowered girdle forming chokes with the outer surface of the plunger clearance gap. The control unit of the pump unit is made in the form of a valve and two pilot spools (see RF patent No. 2305797, CL. F04B 47/08, 2006 - the closest analogue).
В результате анализа конструкции данного насосного агрегата необходимо отметить, что он, как и заявленный, содержит корпус с всасывающими и нагнетательными каналами для перекачивания рабочей жидкости, плунжерные насосы для забора перекачиваемой жидкости из затрубного пространства и подачи ее в колонну насосно-компрессорных труб, электрогидроприводную насосную станцию, связанную нагнетательным и сливным каналами с блоком управления и предназначенную для перекачивания гидравлической жидкости, плунжерные насосы выполнены в виде неподвижного плунжера и установленной на нем с возможностью перемещения плунжерной гильзы, а также блок управления, имеющий в своем составе гидрораспределитель.As a result of the analysis of the design of this pumping unit, it should be noted that, like the claimed one, it contains a housing with suction and discharge channels for pumping the working fluid, plunger pumps for collecting the pumped fluid from the annulus and supplying it to the tubing string, electro-hydraulic pumping a station connected by a discharge and drain channels with a control unit and designed for pumping hydraulic fluid, plunger pumps are made in the form of Vision plunger mounted thereon and movable plunger sleeve, and the control unit having a control valve in its composition.
Однако конструкция известного насосного агрегата не технологична (дросселирующий зазор между пояском гильзы и плунжером должен быть выполнен в достаточно узком диапазоне размеров) и сложна (в блоке управления кроме основного гидрораспределителя имеются еще два пилотных золотника). Наличие двух пилотных золотников в блоке управления не только усложняет его конструкцию, но и приводит к потере стабильности в управлении работой агрегата, что, кроме того, сокращает срок его эксплуатации.However, the design of the known pump unit is not technologically advanced (the throttling gap between the liner flange and the plunger must be made in a fairly narrow range of sizes) and complicated (in addition to the main valve, there are two more pilot spools in the control unit). The presence of two pilot spools in the control unit not only complicates its design, but also leads to a loss of stability in controlling the operation of the unit, which, in addition, shortens its life.
Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции насосного агрегата, обеспечивающей стабильную и устойчивую работу механизмов при одновременном упрощении конструкции насосного агрегата, что позволяет повысить его надежность.The objective of the present invention is to develop the design of the pumping unit, providing stable and stable operation of the mechanisms while simplifying the design of the pumping unit, which improves its reliability.
Поставленная задача решается тем, что в насосном агрегате, содержащем корпус с полостями, в которых размещены плунжерные насосы и блок управления, выполненный в виде золотникового гидрораспределителя, насосные полости корпуса посредством всасывающих и нагнетательных каналов, в которых установлены обратные клапаны, имеют возможность соединения соответственно с затрубным пространством и полостью насосно-компрессорных труб, каждый плунжерный насос выполнен в виде плунжера и установленной на плунжере с возможностью перемещения плунжерной гильзы, размещенную на корпусе насосную электрогидроприводную маслонасосную станцию, нагнетательным и сливным каналами через золотниковый гидрораспределитель имеющую возможность соединения с полостями плунжерных гильз, новым является то, что насосный агрегат снабжен штоковыми гидрораспределителями, установленными в плунжерах насосов, а штоки этих гидрораспределителей имеют возможность взаимодействия с плунжерными гильзами, по торцам золотникового гидрораспределителя установлены дросселирующие элементы, имеющие возможность соединения со сливным каналом маслонасосной станции, а по торцам золотника золотникового гидрораспределителя установлены катушки, образующие полости с дросселирующими элементами, причем каждая из полостей имеет возможность соединения через штоковый гидрораспределитель с полостью плунжерной гильзы, а также с нагнетательным каналом маслонасосной станции.The problem is solved in that in a pumping unit containing a housing with cavities in which plunger pumps are located and a control unit made in the form of a spool valve, the pumping cavities of the housing through suction and discharge channels in which the check valves are installed can be connected respectively to annular space and the cavity of the tubing, each plunger pump is made in the form of a plunger and mounted on the plunger with the ability to move the plunger sleeve, placed on the body of the pumping electric hydraulic oil pump station, discharge and drain channels through the spool valve having the ability to connect with the cavities of the plunger sleeves, the new thing is that the pump unit is equipped with rod valves, installed in the plungers of the pumps, and the rods of these valves have the ability to interact with throttling elements installed with plunger sleeves at the ends of the spool valve connections to the drain channel of the oil pump station, and coils forming cavities with throttling elements are installed at the ends of the spool of the spool valve, each of the cavities being able to connect through the stem valve with the cavity of the plunger sleeve, as well as with the discharge channel of the oil pump station.
Весьма существенным в конструкции насосного агрегата является то, что блок управления насосного агрегата состоит только из одного золотникового гидрораспределителя, золотник которого, дополненный катушками, стабильно удерживается в крайних положениях, обеспечивая надежную работу всего насосного агрегата.It is very significant in the design of the pumping unit that the control unit of the pumping unit consists of only one spool valve, whose spool, supplemented with coils, is stably held in extreme positions, ensuring reliable operation of the entire pump unit.
В гидравлических системах, оснащенных золотниковыми гидрораспределителями, весьма важно, чтобы золотник надежно фиксировался в каждом из занимаемых им крайних положениях. В заявленной конструкции агрегата перепад давлений, действующий на торцы золотника, постоянно направлен в сторону удержания золотника в заданном смещенном положении.In hydraulic systems equipped with spool valves, it is very important that the spool is securely fixed in each of its extreme positions. In the claimed design of the unit, the differential pressure acting on the ends of the spool is constantly directed towards holding the spool in a predetermined offset position.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен насосный агрегат, осевой разрез.The invention is illustrated by the drawing, which shows the pump unit, axial section.
Насосный агрегат выполнен в виде корпуса 1 с полостями 2 и 3, каналами 4 и 5 связанными с затрубным пространством, а каналами 6 и 7 - с полостью НКТ. В каналах 4 и 5 установлены всасывающие клапаны 8 и 9, а в каналах 6 и 7 - нагнетательные клапаны 10 и 11. Нормальное положение клапанов 8, 9, 10, 11 - «закрыто». Каналы 4, 5, 6, 7 предназначены для перекачиваемой жидкости (например, нефти из скважины).The pump unit is made in the form of a housing 1 with cavities 2 and 3, channels 4 and 5 connected with the annulus, and channels 6 and 7 with the tubing cavity. Suction valves 8 and 9 are installed in channels 4 and 5, and pressure valves 10 and 11 are installed in channels 6 and 7. The normal position of valves 8, 9, 10, 11 is “closed”. Channels 4, 5, 6, 7 are designed for the pumped liquid (for example, oil from the well).
В полостях 2 и 3 смонтированы плунжерные насосы, состоящие из имеющихся на корпусе неподвижных плунжеров 12, 13 и охватывающих их плунжерных гильз 14, 15, на которых установлены уплотнительные элементы 16, 17, для обеспечения герметичности гидросистемы с рабочей жидкостью (маслом).In cavities 2 and 3, plunger pumps are mounted, consisting of the stationary plungers 12, 13 on the body and the plunger sleeves 14, 15 covering them, on which the sealing elements 16, 17 are installed, to ensure the tightness of the hydraulic system with the working fluid (oil).
Плунжерные гильзы 14, 15 установлены на плунжерах 12, 13 с возможностью перемещения.Plunger sleeves 14, 15 are mounted on the plungers 12, 13 with the possibility of movement.
В полости корпуса 1 между плунжерами размещен блок управления 18, выполненный в виде гидрораспределителя 19, золотник которого оснащен двумя гидравлическими потенциометрами, образованными гидравлическими катушками 20 и 21, установленными по торцам золотника. В кольцевой зазор, образованный в золотниковой паре по поверхностям этих катушек, подводится давление нагнетания.In the cavity of the housing 1 between the plungers there is a control unit 18 made in the form of a control valve 19, the spool of which is equipped with two hydraulic potentiometers formed by hydraulic coils 20 and 21 installed at the ends of the spool. In the annular gap formed in the spool pair along the surfaces of these coils, a discharge pressure is applied.
Гидрораспределитель посредством сливного 22 и нагнетательного 23 каналов связан с маслонасосной станцией 24 перекачивания рабочей жидкости (масла), приводимой от электродвигателя 25, то есть насосная станция 24 является электрогидроприводной. Полости плунжерных гильз 14 и 15 каналами 26 и 27 через блок управления имеют возможность соединения с нагнетательным каналом.The hydrodistributor through the drain 22 and injection 23 channels is connected to the oil pump station 24 for pumping the working fluid (oil), driven by an electric motor 25, that is, the pump station 24 is electro-hydraulic. The cavity of the plunger sleeves 14 and 15 of the channels 26 and 27 through the control unit have the ability to connect to the discharge channel.
Перед торцами золотника имеются полости «А» и «Б». Полости каналами 28 и 29 связаны со штоковым гидрораспределителями 30 и 31 соответственно. Кроме того, данные полости имеют возможность соединения с нагнетательным каналом 23 через кольцевые расточки 33, 34 а через дросселирующие элементы (кольцевые зазоры) 35, 36 - со сливным каналом 22. Можно сказать, что полости образованы катушками и дросселирующими элементами.In front of the ends of the spool there are cavities “A” and “B”. The cavities of the channels 28 and 29 are connected with the rod control valves 30 and 31, respectively. In addition, these cavities can be connected to the discharge channel 23 through annular bores 33, 34 and through the throttling elements (annular gaps) 35, 36 with the drain channel 22. We can say that the cavities are formed by coils and throttling elements.
Гидрораспределители 30 и 31 установлены в неподвижных плунжерах таким образом, чтобы их штоки имели возможность взаимодействия с торцом плунжерной гильзы при ее положении, соответствующем минимальному объему рабочей полости.The control valves 30 and 31 are installed in the fixed plungers so that their rods have the opportunity to interact with the end face of the plunger sleeve when its position corresponding to the minimum volume of the working cavity.
Для работы насосный агрегат монтируют на колонне НКТ 32.For operation, the pump unit is mounted on a tubing string 32.
Выполнение элементов и узлов насосного агрегата, не раскрытое в настоящей заявке, является известным и не составляет предмета патентной защиты.The implementation of the elements and components of the pumping unit, not disclosed in this application, is known and does not constitute the subject of patent protection.
Корпус может быть выполнен сборным или с окнами для обеспечения монтажа в нем механизмов агрегата.The housing can be prefabricated or with windows to ensure installation of the unit mechanisms in it.
Насосный агрегат работает следующим образом.The pump unit operates as follows.
Для работы насосный агрегат крепят на колонне НКТ и опускают в скважину.For operation, the pump unit is mounted on the tubing string and lowered into the well.
Для осуществления рабочего цикла включают электродвигатель 25. Рабочая жидкость по нагнетательному каналу 23 поступает в блок управления 18. В зависимости от положения золотника гидрораспределителя 19 рабочая жидкость поступает по каналу 26 в полость плунжерной гильзы 14 или по каналу 27 в полость плунжерной гильзы 15.To carry out the working cycle, the electric motor 25 is turned on. The working fluid flows through the injection channel 23 into the control unit 18. Depending on the position of the valve spool 19, the working fluid flows through the channel 26 into the cavity of the plunger sleeve 14 or through the channel 27 into the cavity of the plunger sleeve 15.
Пусть гидрораспределитель 19 находится в положении, при котором жидкость по нагнетательному каналу 23 поступает в канал 26, увеличивая объем жидкости внутри плунжерной гильзы 14. При этом увеличивается давление в полости 2 и открывается нагнетательный клапан 11. Поток перекачиваемой жидкости, который без учета объемных потерь равен потоку гидравлической жидкости, закачиваемой насосной станцией 24 в нагнетательный канал 23, из полости 2 (на нагнетание работает плунжерная гильза 14) поступает в НКТ 32.Let the valve 19 be in a position in which fluid flows through the discharge channel 23 into the channel 26, increasing the volume of fluid inside the plunger sleeve 14. In this case, the pressure in the cavity 2 increases and the pressure valve 11 opens. The flow of the pumped liquid, which, without taking into account volume losses, is the flow of hydraulic fluid pumped by the pumping station 24 into the discharge channel 23, from the cavity 2 (the plunger sleeve 14 is working on the injection) is supplied to the tubing 32.
В это же время полость плунжерной гильзы 15 соединена со сливным каналом 22, который одновременно является всасывающей магистралью для насосной станции 24. В результате эффекта всасывания в полости внутри плунжерной гильзы 15 начинается разрежение и падение давления, и плунжерная гильза приходит в движение в сторону уменьшения своего внутреннего объема, а следовательно, создает разрежение в полости 3. Всасывающий клапан 9 открывается, и начинается процесс всасывания перекачиваемой жидкости из скважины (затрубного пространства). Процессы всасывания перекачиваемой жидкости из скважины в полость 3 и нагнетания из полости 2 в НКТ происходят одновременно.At the same time, the cavity of the plunger sleeve 15 is connected to the drain channel 22, which at the same time is the suction line for the pump station 24. As a result of the suction effect in the cavity inside the plunger sleeve 15, rarefaction and pressure drop begin, and the plunger sleeve moves in the direction of decreasing its internal volume, and therefore creates a vacuum in the cavity 3. The suction valve 9 opens, and the process of suction of the pumped fluid from the well (annulus) begins. The processes of suction of the pumped fluid from the well into the cavity 3 and injection from the cavity 2 into the tubing occur simultaneously.
В конце хода плунжерной гильзы 15, работающей в режиме всасывания, происходит воздействие торца плунжерной гильзы 15 на шток гидрораспределителя 31, в результате чего падает давление в канале 29, который соединяется при этом с полостью внутри плунжерной гильзы 15. При этом падает давление на правом торце золотника 19 (в полости «А»), разность давлений на торцы золотника меняет свой знак, вследствие чего происходит смещение золотника из крайнего левого положения (как это показано на чертеже) в крайнее правое. При смене положения золотника гидрораспределителя 19 кольцевые расточки 33 и 34 оказываются в новом положении по отношению к соответствующим наружным торцам золотника. Правая кольцевая расточка 34, что находилась ранее ближе к правому наружному торцу, оказывается максимально удаленной от своего (правого) торца, а левая кольцевая расточка 33, что находилась на максимальном удалении от своего (левого) торца, оказывается на минимальном расстоянии от него. Следствием является смена условий течения жидкости в зазорах катушек 20 и 21.At the end of the stroke of the plunger sleeve 15 operating in the suction mode, the end of the plunger sleeve 15 acts on the valve stem 31, as a result of which the pressure in the channel 29 drops, which connects to the cavity inside the plunger sleeve 15. In this case, the pressure at the right end face spool 19 (in cavity “A”), the pressure difference on the ends of the spool changes its sign, as a result of which the spool moves from the extreme left position (as shown in the drawing) to the extreme right. When changing the position of the spool valve 19, the annular bores 33 and 34 are in a new position with respect to the corresponding outer ends of the spool. The right annular bore 34, which was earlier closer to the right outer end, turns out to be as far away as possible from its (right) end, and the left annular bore 33, which was located at the maximum distance from its (left) end, is at a minimum distance from it. The consequence is a change in the fluid flow conditions in the gaps of the coils 20 and 21.
Если в положении, показанном на чертеже, расстояние от правой расточки до своего правого торца было минимально и, соответственно, давление на торец было максимальным, а расстояние от левой расточки до своего левого торца было максимально и, соответственно, давление на левый торец было минимальным, то теперь эти условия меняются на противоположные, и давление на левый торец становится максимальным, а на правый - минимальным и золотник гидрораспределителя 19 удерживается изменившим свой знак перепадом в новом положении. Утечки из полостей перед торцом золотника сливаются в сливной канал 22 через дросселирующие элементы (кольцевые зазоры) 35 и 36.If in the position shown in the drawing, the distance from the right bore to its right end was minimal and, accordingly, the pressure on the end was maximum, and the distance from the left bore to its left end was maximum and, accordingly, the pressure on the left end was minimal, then now these conditions are reversed, and the pressure on the left end becomes maximum, and on the right - minimal and the valve spool 19 is kept by a differential that has changed its sign in a new position. Leaks from the cavities in front of the spool end merge into the drain channel 22 through the throttling elements (ring gaps) 35 and 36.
При переходе гидрораспределителя 19 в новое положение, канал 26 соединяется с каналом 22, а канал 27 - с каналом 23When the valve 19 moves to a new position, channel 26 is connected to channel 22, and channel 27 is connected to channel 23
При этом рабочая жидкость поступает из нагнетательного канала 23 в полость плунжерной гильзы 15, которая начинает ход нагнетания. Одновременно плунжерная гильза 14 начинает втягиваться (ход всасывания). При этом прекращается воздействие торца гильзы 14 на толкатель гидрораспределителя 30 и он возвращается в исходное положение, отсекая внутреннюю полость плунжерной гильзы 14 от канала 28. При достижении минимального объема во внутренней полости плунжерной гильзы 14 процесс повторится и режимы работы насосов вновь поменяются, благодаря чему обеспечивается непрерывность процессов всасывания и нагнетания перекачиваемой жидкости в НКТ 32.In this case, the working fluid flows from the injection channel 23 into the cavity of the plunger sleeve 15, which begins the discharge stroke. At the same time, the plunger sleeve 14 begins to retract (suction stroke). This stops the end of the sleeve 14 on the plunger of the control valve 30 and it returns to its original position, cutting off the internal cavity of the plunger sleeve 14 from the channel 28. When the minimum volume in the internal cavity of the plunger sleeve 14 is reached, the process will be repeated and the pump operating modes will change again, which ensures the continuity of the processes of absorption and injection of the pumped liquid into the tubing 32.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008145483/06A RU2380572C1 (en) | 2008-11-19 | 2008-11-19 | Pump unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008145483/06A RU2380572C1 (en) | 2008-11-19 | 2008-11-19 | Pump unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2380572C1 true RU2380572C1 (en) | 2010-01-27 |
Family
ID=42122171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008145483/06A RU2380572C1 (en) | 2008-11-19 | 2008-11-19 | Pump unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2380572C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504691C2 (en) * | 2010-12-01 | 2014-01-20 | Николай Николаевич Зубов | Electrohydraulic borehole unit |
-
2008
- 2008-11-19 RU RU2008145483/06A patent/RU2380572C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504691C2 (en) * | 2010-12-01 | 2014-01-20 | Николай Николаевич Зубов | Electrohydraulic borehole unit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2860396B1 (en) | A pump | |
| US9988886B2 (en) | Gas lift valve with mixed bellows and floating constant volume fluid chamber | |
| US8449265B2 (en) | Hydraulically actuated reciprocating pump | |
| MY178712A (en) | A downhole pumping assembly and a downhole system | |
| US11118582B2 (en) | Linear hydraulic pump for submersible applications | |
| EP3225847A1 (en) | Variable capacity vane pump | |
| RU2380572C1 (en) | Pump unit | |
| RU2489601C2 (en) | Electrohydraulic borehole unit | |
| US11162490B2 (en) | Borehole pump | |
| RU2504692C2 (en) | Electrically driven downhole unit | |
| RU184849U1 (en) | Hydromechanical plunger pump drive | |
| RU2305797C1 (en) | Pumping set | |
| CN113348295A (en) | Dual hydraulically activated receiver pump | |
| RU2166668C1 (en) | Electrohydraulic oil-well pumping unit | |
| WO2010118535A1 (en) | Artificial lift and transfer pump | |
| US10260293B2 (en) | Sensorless manifold assembly with pressure-based reversing fluid circuit | |
| RU2600830C1 (en) | Submersible volumetric pump | |
| RU2493434C1 (en) | Hydraulic-driven pump set | |
| RU2677955C1 (en) | Submersible plunger pump | |
| RU2119596C1 (en) | Pressure booster | |
| US10526878B2 (en) | System, apparatus and method for artificial lift, and improved downhole actuator for same | |
| RU2628679C1 (en) | Electrically driven downhole unit (versions) | |
| RU2625420C2 (en) | Submersible displacement pump | |
| RU2613150C1 (en) | Pumping plant with electrohydraulic actuator | |
| RU2621231C2 (en) | Device for dual exploitation of two layers of wells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111120 |